掺甲醇汽油对国III汽油机排放性能影响

在一台整车试验满足国III排放法规要求的多点电喷汽油机上,采用甲醇掺入汽油的混合燃料（甲醇的体积分数分别为0%、15%和50%）进行台架试验,使用傅里叶变换红外光谱分析仪（FTIR）在线检测了常规车用三效催化转化器前后的常规和非常规排放.研究结果表明：怠速工况下,掺醇燃料对NOx排放基本没有影响,但CO和HC随掺醇比增加而普遍降低,非常规排放中乙醛排放有所降低,甲醇和甲醛则随掺醇比的增加有较大幅度升高,热怠速时经催化后掺醇燃料对各种排放均无影响,可被控制在极低的水平;其它工况下,随掺醇比增加,CO和HC减少,NOx在高掺醇比下低速低负荷和高速高负荷时有较为明显的改善,非常规排放甲醛和甲醇排放随掺醇比增大而急剧增加,乙醛排放则随之减少.经三效催化转化器作用,无论常规排放NOx、CO和HC,还是非常规排放甲醛、甲醇和乙醛基本上能够实现零排放.     

机动车排放车载实验及模型模拟研究

研究机动车的排放特征及获得排放因子,是建立机动车排放清单和制定相应控制策略的基础,而路上的机动车排放车载测试被认为是实验室台架测试的一个重要补充.本研究利用AVL DiGas 4000 light五气分析仪,在澳门典型路段上对7辆汽油轿车样本开展了尾气排放车载实验.研究发现安装电喷加三元催化转化系统的车辆(以下称电喷车)在气态污染物排放上比旧的化油器车有显著降低,化油器车HC、CO和NO排放的体积浓度平均值分别为227×10^-6、1.57%和1477×10^-6,而电喷车则分别为33×10^-6、0.21%和131×10^-6,约是前者的1/11～1/7.但电喷车在冷启动阶段会出现高排放;对电喷车的CO和NO排放浓度做算术平均,其绝对值主要由出现频率少的高浓度值所贡献.研究进一步估算了汽油轿车的排放因子,同时利用MOBILE5模型计算了澳门2000年汽油轿车的平均排放因子,模型计算值和实验数据估算结果的比值在59%～139%之间,如果仅比较年平均排放因子,这个比值则在68%～132%之间.结果表明,车辆采用电喷加催化转化系统,对控制污染物排放的作用显著,但催化设备存在冷启动时起燃缓慢的问题;对电喷车的技术改进,减少其在行驶过程中出现高浓度的污染物排放,将能进一步大大降低平均排放水平;应用修正的MOBILE5模型计算澳门地区汽油轿车的排放因子,结果是比较可信的.     

不同掺混比例甲醇汽油车的排放特性

采用《轻型汽车污染物排放限值及测量方法》(GB 18352.3─2005)规定的Ⅰ型试验方法,对汽油车和不同掺混比例的甲醇燃料车在原催化器和新催化器条件下的瞬态常规污染物排放特性进行了研究. 结果表明:甲醇燃料汽车CO和HC排放较汽油车低,其NO_x的排放通常高于汽油车,且随甲醇比例的提高而增加,使用针对甲醇燃料开发的新催化器后,3种常规污染物排放均明显降低;甲醇燃料汽车CO的排放多数出现在第1个195工况,HC的瞬态排放规律与CO相近,NO_x几乎在每个急加速阶段和城郊运行工况(EUDC)循环中均出现峰值.      

车用乙醇汽油和无铅汽油对电喷汽车排放性能的影响

分别对电喷车长时间燃用乙醇汽油、无铅汽油前后的喷油器流量进行了测试,并采用轻型汽车整车排放测试系统对燃用不同油时的主要污染排放物HC、CO和NO_x进行了分析.结果表明:与无铅汽油相比,乙醇汽油能有效降低发动机排放的CO和HC(均约10%)及经过三元催化转化器作用后HC、CO和NO_x的排放,燃用无铅汽油时整车在装有三元催化转化器下的排放达到或接近欧洲1号排放标准,换用乙醇汽油后,CO降低较明显,达30%左右,HC和NO_x分别降低约18%、10%,此时排放在欧洲1号排放标准之上或接近欧洲2号排放标准;乙醇汽油还具有优于无铅汽油的其它性能,如对喷油器有轻微的清净作用,发动机排放的CO和HC恶化趋势较慢,延长三元催化转化器的使用寿命.     

汽油车技术发展对尾气排放影响研究进展

近年来,汽油车尾气排放已成为城市大气污染的主要来源之一.为减少油耗、温室气体和大气污染物的排放,汽油直喷技术(GDI)、醇类燃料替代以及混合动力系统等新兴技术被应用到汽车产品中,该研究对GDI发动机汽车、醇类燃料车和混合动力车的颗粒物(PM)、氮氧化物(NO_x)、总碳氢化合物(THC)的排放研究进行梳理和总结,综合评估先进动力技术和醇类燃料的环境影响.结果表明:GDI汽油车的PM排放因子为进气道喷射(PFI)汽油车的1.2~5倍,加装汽油颗粒物捕集器(GPF)后GDI汽油车的PM排放大幅下降,同时具备催化能力的GPF可减少NO_x和THC排放.与汽油车相比,乙醇燃料车PM排放量减少了35%~56%,尾气THC排放减少了10%~44%,但挥发性有机物(VOCs)蒸发排放增加了20%~41%,其主要来自于日呼吸损失.各类型车辆的NO_x排放差异较小,比较结果存在一定的不确定性.混合动力车相比传统内燃机汽车污染物减排优势明显,可积极推广其在公共交通和私家车队中的应用.建议今后研究应着重关注以下几个方面:①GDI和混合动力车在实际条件下排放污染物的环境影响;②醇类燃料车VOCs蒸发排放控制技术及相关法规标准的完善;③新兴技术汽油车排放污染物的生成机理及其影响因素.      

机动车尾气排放VOCs源成分谱及其大气反应活性

选取轻型汽油车、重型柴油车和摩托车等城市典型机动车种分别采用底盘测功机及实际道路实验,结合SUMMA罐采样的方法,获得了小轿车、出租车、公交车、卡车、摩托车和LPG助动车的尾气VOCs样品,利用气相色谱-质谱分析了各车型机动车尾气VOCs的浓度及其物种组成.结果表明,轻型汽油车尾气VOCs以甲苯、二甲苯等芳香烃为主,占43.38%～44.45%;重型柴油车以丙烷、n-十二烷及n-十一烷等烷烃组分为主,占46.86%～48.57%,还有13.28%～15.01%的丙酮等含氧特征组分;摩托车与LPG助动车的主要成分为乙炔,分别占39.75%和76.67%左右.各车型中,摩托车和轻型汽油车尾气VOCs的化学活性显著高于重型柴油车辆,以上海市为例,其大气化学活性贡献分别占55%和44%左右,是影响城市和区域大气氧化能力的关键污染源,其中以甲苯、二甲苯、丙烯、苯乙烯等关键活性物种的贡献最大.     

轻型汽油车VOCs排放特征及其大气反应活性

采用车载式尾气测量系统对国Ⅱ、国Ⅲ、国Ⅳ轻型汽油车在实际道路排放的尾气进行样品采集,并采用GC-MS、GC-FID对尾气中烷烃、烯烃、苯系物进行测试分析.结果表明轻型汽油车的VOCs排放因子随排放标准的提高显著降低,国Ⅱ、国Ⅲ、国Ⅳ3种车型的排放因子分别为49.62、21.65、6.72mg/km.苯系物占测定VOCs组分的比例最高,占到总VOCs的47.43%~60.52%.由排放的VOCs估算获得不同标准车型的臭氧生成潜势及二次有机气溶胶生成潜势分别为24.64~234.14mg/km和13.24~125.32mg/km.在对国Ⅲ车型进行的不同速度的实验结果显示,轻型汽油车尾气VOCs排放因子及相应的臭氧生成潜势和二次有机气溶胶生成潜势均随实验车速的升高而降低.     

简易瞬态工况下汽油车挥发性有机物在线排放特征研究

机动车是大气挥发性有机物（VOCs）的重要排放源之一,识别其高分辨率排放特征对于VOCs污染控制具有重要意义.针对现有研究对不同行驶状态下机动车VOCs排放特征精细化描述较为缺乏这一问题,本研究构建了在线与离线相结合的VOCs测量系统,采用底盘测功机运行的简易瞬态工况（VMAS）,对广州市36辆不同排放标准的汽油车尾气VOCs高分辨率排放特征开展在线测量.实时观测结果发现,随着国标加严,VOCs排放至少下降2个数量级.庚烷、丁烯、甲苯、甲醛和甲醇为各类VOCs的特征组分,各组分间的相关系数普遍在0.90~0.97之间.然而,随着国标加严,组分间的相关系数下降到0.20~0.94,醇类与其它组分出现负相关或无相关性.VOCs排放分布集中于变速阶段,高于怠速和匀速阶段所占的比重,其中,甲醛、乙醛和丙酮等含氧挥发性有机物（OVOCs）在不同变速阶段维持较高且稳定的排放.这说明在城市地区降低机动车VOCs排放,长期任务是减少因拥堵或其它因素造成的频繁启动和变速,尽可能确保行驶畅通.本研究在线与离线测试所识别的VOCs组分比对结果一致性较高,在线仪器的使用较好地弥补了离线测试识别VOCs实时排放特征的局限性.     

轻型汽油车蒸发排放特征及温度对蒸发排放的影响

车辆蒸发排放是城市地区大气环境中VOCs（挥发性有机物）的重要人为源.选取满足国五排放标准的轻型汽油车,采用满足国Ⅵ（A）汽油标准的汽油,在密闭舱内设定两种不同温度,研究蒸发排放特征及温度对蒸发排放的影响.结果表明:①6辆车热浸VOCs蒸发排放因子范围为0.01~0.10 g/h,昼间损失VOCs蒸发排放因子范围为0.09~1.49 g/d,低于已有研究中国四或国三车辆的蒸发排放水平.②昼间损失VOCs蒸发排放水平远超过热浸VOCs蒸发排放水平.③热浸蒸发排放过程中密闭舱内VOCs质量呈近似线性增长,昼间损失蒸发排放过程中密闭舱内VOCs质量呈先快后缓的增长特征.④温度升高后,热浸和昼间损失VOCs蒸发排放因子均明显增加.温度由25℃升至38℃后,热浸VOCs蒸发排放因子增加36.0%~533.9%;温度从18~33℃升至23~38℃后,昼间损失VOCs蒸发排放因子增加16.7%~106.2%.研究显示,温度变化对热浸和昼间损失VOCs蒸发排放因子均影响明显.      

甲醇燃料车醛酮类污染物排放特性研究

采用高效液相色谱方法(HPLC)对甲醇车的醛酮类污染物进行了定量定性研究.结果发现,瞬态时,安装三元转化器后燃烧汽油和甲醇车辆的总醛酮排放量转化效率分别为22.53%和48.95%.燃烧甲醇时,排放的主要是甲醛、乙醛和丙烯醛+丙酮,占总排放的97.18%,占燃烧汽油时排放的39.07%.未装三元催化器时,甲醇车的醛酮排放量高于汽油车,有三元催化器时甲醇车的醛酮排放量低于汽油车排放.稳态工况时,安装和未装三元催化器的甲醇车,在60 km/h工况下醛酮类污染物排放量最高,甲醛的平均转化效率最高,为88.50%.无论装载三元催化器与否,甲醇车的甲醛排放量均高于同工况的汽油车,在60、90和120 km/h 3个工况下,甲醇车的甲醛排放量分别比汽油车高332.94%3、74.47%和357.58%.     

珠江三角洲干线公路夏季臭氧污染特征

基于国家干线公路交通量信息,运用GIS的路网线性参考系统,计算珠三角地区夏季NO_x和VOCs排放量,使用最大增量反应活性（MIR）和经验公式,分别估算VOCs和NO_x的O₃生成及其强度的空间分布特征.结果表明,夏季VOCs的排放量占比总体上与各类型车辆数占比一致,而汽油车的NO_x排放量占比与车辆数差异较大;VOCs排放的分布与NO_x基本相似,广州市是NO_x和VOCs排放量最高的城市,珠海、中山和江门3个城市的排放量较小;NO_x的O₃生成总量与生成能力成反比,所有车型中烯烃和芳香烃对O₃生成贡献率都是最大的,而排放量较大的烷烃生成O₃量最低;路网密度大的广州市、深圳市,汽车排放的NO_x和VOCs量相对较高,其产生的O₃浓度也较高,对于路网密度较小的城市（如珠海市）,其O₃污染主要以交通干线为中心,向外扩散,O₃生成量较小.     

Vehicular volatile organic compounds losses due to refueling and diurnal process in China: 2010–2050

Volatile organic compounds (VOCs) are crucial to control air pollution in major Chinese cities since VOCs are the dominant factor influencing ambient ozone level, and also an important precursor of secondary organic aerosols. Vehicular evaporative emissions have become a major and growing source of VOC emissions in China. This study consists of lab tests, technology evaluation, emissions modeling, policy projections and cost-benefit analysis to draw a roadmap for China for controlling vehicular evaporative emissions. The analysis suggests that evaporative VOC emissions from China's light-duty gasoline vehicles were approximately 185,000 ton in 2010 and would peak at 1,200,000 ton in 2040 without control. The current control strategy implemented in China, as shown in business as usual (BAU) scenario, will barely reduce the long-term growth in emissions. Even if Stage II gasoline station vapor control policies were extended national wide (BAU + extended Stage II), there would still be over 400,000 ton fuel loss in 2050. In contrast, the implementation of on-board refueling vapor recovery (ORVR) on new cars could reduce 97.5% of evaporative VOCs by 2050 (BAU + ORVR/BAU + delayed ORVR). According to the results, a combined Stage II and ORVR program is a comprehensive solution that provides both short-term and long-term benefits. The net cost to achieve the optimal total evaporative VOC control is approximately 62 billion CNY in 2025 and 149 billion CNY in 2050.     

生命周期方法在天然气基汽车燃料评价中的运用

运用生命周期评价方法,对以天然气为原料生产压缩天然气、甲醇、二甲醚、柴油4种汽车代用燃料系统进行生命周期的能源、环境和经济评价,评价结果是：压缩天然气系统生命周期内的能耗相对少,总成本相对低,对生态环境更友好,压缩天然气是富含天然气地区一段时期内汽车代用燃料的优先选择．     

南京北郊VOCs对臭氧和二次有机气溶胶潜在贡献的研究

2013年3月1日~2014年2月28日采用GC5000在线气相色谱仪对南京北郊大气环境中的挥发性有机物(VOCs)进行了为期一年的连续监测,分析了VOCs的组成特征及季节、日变化规律,并结合PMF受体模型,采用最大增量反应活性(MIR)系数及气溶胶生成系数(FAC)分析了VOCs及其各来源的O3和SOA生成潜势.结果显示,南京北郊大气环境中TVOCs小时平均体积分数为45.63×10-9,TVOCs及各组分浓度呈现秋冬季高、夏季低的季节变化特征和双峰结构的日变化规律.SOA总生成量约为2.07μg/m3,芳香烃对其贡献率最大,占95.93%,其中的苯系物是生成SOA的优势物种;烯烃对OFP的贡献最大,接近65%;烷烃虽为VOCs的优势组分,却并非OFP和SOA的主要贡献者.不同季节VOCs的受体模型解析结果显示,工业排放和汽车尾气是南京北郊最主要的VOCs来源.富含苯系物的VOCs来源对SOA的贡献最大,对OFP贡献最大的则为富含乙、丙烯及异戊二烯的VOCs来源;春、秋、冬三季汽车尾气及工业排放(包括石化工业)二源对大气中的VOCs浓度、SOA的贡献及OFP的贡献影响最为显著,而夏季溶剂使用及植物源对SOA及OFP的贡献不容忽视.     

The influence of ambient temperature on tailpipe emissions from 1985 to 1987 model year light-duty gasoline motor vehicles—II

Tailpipe emissions from gasoline fieled motor vehicles are sensitive to a number of factors including driving schedule (speed vs time), ambient temperature and fuel composition. The sensitivity of hydrocarbon (HC), aldehyde, CO, and oxides of nitrogen (NO_x) emissions to these variables was examined with 11 recent technology (1985–1987 model year) four- six- and eight-cylinder gasoline fueled motor vehicles. In excess of 200 individual HCs and 12 aldehydes were included in the detailed organic emission characterizations. Two fuels and driving schedules were used. Hydrocarbon and CO emissions increased significantly and NO_x emissions, in general, increased slightly as ambient temperature decreased. Formaldehyde also increased only slightly at test temperature decreased. Paraffin and aromatic emission fractions were dependent on fuel composition with olefin fraction being less fuel sensitive. When the low temperature cold start was preceded by a 5 min engine idle, CO and HC emissions were lowered, and NO_x emissions essentially unchanged.     

利用HYSPLIT模型研究珠三角地区VOCs时空分布特征

于2016年在中国广东大气超级监测站,开展4个季节的VOCs长时间观测,共获得2142组有效数据,并利用HYSPLIT模型分析珠三角地区VOCs时空分布特征.结果表明,各类VOCs混合比和化学反应活性具有明显的季节变化特点.观测期间,VOCs平均浓度为（18.523±20.978）×10^-9,其中,低碳烯烃和苯系物二者混合比之和仅占46%,但贡献了85%的·OH消耗速率（L_OH）、82%的臭氧生成潜势（OFP）和97%的二次气溶胶生成潜势（SOAFP）.观测站点主要受来自北部内陆地区气团（1#）、西部内陆地区气团（2#）、台湾海峡南端气团（3#）以及南部海洋地区气团（4#）的影响.1#气团中炔烃和苯系物的混合比占比最高,分别达到10%、37%,而3#气团中低碳烷烃的浓度水平最高,达到（8.437±5.561）×10^-9.通过估算气团中VOCs的化学反应活性,可以发现,1#气团的VOCs化学反应活性最强,其对O₃和SOA的生成贡献最高.1#、2#、3#和4#气团中VOCs的化学反应活性主要由苯系物和低碳烯烃贡献.     

利用HYSPLIT模型研究珠三角地区VOCs时空分布特征

于2016年在中国广东大气超级监测站,开展4个季节的VOCs长时间观测,共获得2142组有效数据,并利用HYSPLIT模型分析珠三角地区VOCs时空分布特征.结果表明,各类VOCs混合比和化学反应活性具有明显的季节变化特点.观测期间,VOCs平均浓度为（18.523±20.978）×10^-9,其中,低碳烯烃和苯系物二者混合比之和仅占46%,但贡献了85%的·OH消耗速率（L_OH）、82%的臭氧生成潜势（OFP）和97%的二次气溶胶生成潜势（SOAFP）.观测站点主要受来自北部内陆地区气团（1#）、西部内陆地区气团（2#）、台湾海峡南端气团（3#）以及南部海洋地区气团（4#）的影响.1#气团中炔烃和苯系物的混合比占比最高,分别达到10%、37%,而3#气团中低碳烷烃的浓度水平最高,达到（8.437±5.561）×10^-9.通过估算气团中VOCs的化学反应活性,可以发现,1#气团的VOCs化学反应活性最强,其对O₃和SOA的生成贡献最高.1#、2#、3#和4#气团中VOCs的化学反应活性主要由苯系物和低碳烯烃贡献.     

Real-world vehicle emission factors in Chinese metropolis city--Beijing

The dynamometer tests with different driving cycles and the real-world tests are presented. Results indicated the pollutants emission factors and fuel consumption factor with ECE15 EUDC driving cycle usually take the lowest value and with real wodd driving cycle occur the highest value, and different driving cycles will lead to significantly different vehicle emission factors with the same vehicle. Relative to the ECE15 EUDC driving cycle, the increasing rate of pollutant emission factors of CO, NOx and HC are - 0.42--2.99, - 0.32--0.81 and - 0.11--11 with FTP75 testing, 0.11--1.29, - 0.77--0.64 and 0.47--10.50 with Beijing 1997 testing and 0.25--1.83, 0.09--0.75 and - 0.58--1.50 with real wodd testing. Compared to the carburetor vehicles, the retrofit and MPI TWC vehicles‘ pollution emission factors decrease with different degree. The retrofit vehicle (Santana) will reduce 4.44%--58.44% CO, - 4.95%--36.79% NOx, -32.32%--33.89% HC, and -9.39%--14.29% fuel consumption, and especially that the MPI TWC vehicle will decrease CO by 82.48%--91.76%, NOx by 44.87%--92.79%, HC by 90.00%--93.89% and fuel consumption by 5.44%--10.55%. Vehicles can cause pollution at a very high rate when operated in high power modes; however, they may not often operate in these high power modes. In analyzing vehicle emissions, it describes the fraction of time that vehicles operate in various power modes. In Beijing, vehicles spend 90% of their operation in low power modes or decelerating.     

北京市1990—2030年加油站汽油VOCs排放清单

加油站汽油销售量随机动车保有量同步快速增长,并已成为北京市VOCs主要来源之一. 为准确估算加油站VOCs排放,在比较国内外加油站VOCs排放因子的基础上,结合北京市加油站油气治理过程,估算北京市1990—2014年加油站VOCs排放清单,并预测2015—2030年排放清单. 结果表明:①中国、US EPA(美国国家环境保护局)和EEA(欧洲环境署)的加油站VOCs未控制排放因子分别是CARB(美国加州空气资源委员会)排放因子的1.78、1.38和0.85倍;②根据CARB排放因子和北京本地油气治理措施计算得到北京市2003年、2008年和2030年VOCs加权排放因子,分别为2 103、263和80 mg/L,2008年和2030年控制效率分别为2003年的88%和96%;③2003年加油站VOCs排放量达到峰值(5 134 t/a),在北京市实施DB 11/208—2003《加油站油气排放控制和限值》后,2008年VOCs排放量减至1 195 t/a,城六区排放量约占全市的60%;④《北京市2013—2017年清洁空气行动计划》实施后,预测2017年、2022年和2030年的VOCs排放量分别为1 252、976和531 t/a,2030年汽油消费量是1990年的8.8倍,但VOCs排放量仅为1990年的34%. 研究显示,北京市加油站油气回收工作为加油站VOCs减排做出了巨大贡献.      

轻型汽油车VOCs排放特征和排放因子台架测试研究

为研究轻型汽油车尾气中VOCs的排放特征和排放因子,按照《轻型汽车污染物排放限值及测量方法》(中国Ⅲ、Ⅳ阶段)中要求,采用底盘测功机对国内现有不同品牌轻型汽车进行台架试验,并利用3级冷阱预浓缩GC-MS方法对尾气样品中VOCs物种进行定量分析.结果表明,尾气样品中共有68种VOCs被定量检出,其中芳香烃种类最多,占38.7%,烷烃占29.8%,烯烃(包含炔烃)占27.1%.不同品牌轻型车源排放谱特征基本吻合.轻型汽车的总VOCs排放因子为0.01~0.46g/km,前3位物种分别为乙烯、甲苯和苯.